La présente thèse vise à caractériser le comportement mécanique à la ruine de poutres métalliques avec ouvertures, de formes et de tailles variables, renforcées ou non par raidisseurs. L’étude s’intéresse à des poutres de dimensions réalistes et s’appuie sur une combinaison de différentes approches : essais, modèles éléments finis et modèles analytiques. Les raidisseurs sont généralement utilisés pour corriger certaines faiblesses au niveau du comportement mécanique autour des ouvertures. Autour des ouvertures rectangulaires, ces raidisseurs, disposés verticalement ou horizontalement, ont fait l’objet de peu d’études scientifiques publiées. Généralement, le comportement des poutres à ouvertures d’âmes est considéré comme étant similaire à celui d’une poutre échelle (ou poutre Vierendeel) chargée aux noeuds. Cette hypothèse permet de considérer que les membrures de l’ouverture sont soumises à un moment fléchissant local bi-triangulaire sur la longueur de l’ouverture. Cependant, la distribution du moment fléchissant, et de ses contraintes axiales, le long d’une membrure peut s’avérer être plus complexe et dépend de la forme de l’ouverture (rectangulaire, hexagonale, circulaire, sinusoïdale ou quelconque), de la position de l’ouverture le long de la poutre et enfin, du type de chargement (concentré ou uniformément réparti). Plusieurs études numériques et expérimentales ont déjà été menées sur les poutres à ouvertures d’âmes et ont permis de développer différentes approches analytiques en vue de décrire leurs comportements. Cependant, ces modèles montrent certaines imprécisions ou insuffisances pour différents types et dimensions d’ouvertures notamment les ouvertures rectangulaires. Les travaux présentés dans cette thèse font le point sur les principaux modèles existants de calcul de résistance des poutres avec ouvertures d’âmes. Ils présentent notamment leurs avantages et limites. Pour conforter les descriptions basées sur les analyses bibliographiques, une campagne expérimentale est réalisée pour valider un modèle éléments finis développé dans le cadre de l’étude. Les essais s’appuient sur des tronçons de poutres de dimensions réalistes avec différentes configurations d’ouvertures isolées renforcées ou non par des raidisseurs. Les mesures autour de l’ouverture utilisent des jauges de déformation pour analyser le profil des contraintes et son évolution, au cours du chargement, dans différentes sections critiques. Les essais sont menés jusqu’à la ruine qui s’est développée généralement par une combinaison de comportement élasto-plastique et d’instabilité locale autour des ouvertures. Certaines ruines se sont produites par rupture en traction-cisaillement de l’acier dans des zones critiques. Les analyses numériques et expérimentales ont permis d’étudier l’influence de différentes conditions sur la distribution des contraintes, notamment axiales, au sein d’une membrure d’ouverture, en vue d’évaluer son potentiel de voilement local qui reste un phénomène complexe à appréhender. Elles ont permis aussi de comprendre le fonctionnement mécanique des ouvertures renforcées par des raidisseurs de différentes dimensions et positions. L’étude paramétrique menée, en utilisant le modèle éléments finis validé par essai, a permis d’évaluer la pertinence des hypothèses retenues dans les approches analytiques existantes. Ces analyses ont permis aussi de proposer un modèle analytique tenant compte du comportement d’ouvertures isolées avec ou sans raidisseurs. / The present thesis aims to characterize the mechanical behavior to failure of steel beams with openings, with variable shapes and sizes, reinforced or not by stiffeners. The study considers beams of realistic dimensions and combines different approaches: tests, finite element models and analytical models. The stiffeners are generally used to improve some weaknesses in the mechanical behavior around the openings. Around rectangular openings, these stiffeners, in vertical or horizontal arrangements, have been the subject of limited number of scientific publications. In general, the behavior of beams with web openings is considered similar to that of Vierendeel beams with loads applied at the nodes. This hypothesis allows to consider that each frame around the opening is characterized by a bi-triangular local bending moment along the frame elements. In fact, the bending moment distribution, and their resultant axial stresses, along a frame can be more complex and depends on the shape of the opening (rectangular, hexagonal, circular, sinusoidal or any), the position of the opening along the beam and finally, the type of loading (concentrated or uniformly distributed). Several numerical and experimental studies have been conducted on the beams with web openings and different analytical approaches have been developed to describe and predict the behavior of these beams. However, these models show some inaccuracies or inadequacies depending on the types and dimensions of openings including rectangular openings. The work presented in this thesis examines the main existing models predicting the resistance for beams with web openings. It shows their advantages and limits based on the existing but limited results. To obtain additional and specific results to be used in the comparisons and to validate a finite element model developed within the framework of the study, an experimental campaign is carried out. The tests are focused on beams of real dimensions with different configurations of isolated openings reinforced or not by stiffeners. The measurements around the opening use strain gauges to analyze the stress profile and its evolution, during loading, in different critical sections. The tests are carried out until failure generally characterized by a combination of elastic-plastic behavior and local instability around openings. Some final failures occurred by tensile-shear fracture of steel in some critical zones. Numerical and experimental analyzes are performed to study the influence of various conditions on the stresses distributions, in particular axial stresses, within the frames around the openings. The stress distribution is mainly observed to evaluate the local buckling potential that remains a complex phenomenon difficult to predict. The results are also analyzed to understand the mechanical behavior of the openings reinforced by stiffeners of different dimensions and positions. The parametric study conducted using the validated finite element model allows evaluating the relevance of the assumptions considered in the existing analytical approaches. These analyzes made it possible to propose an analytical model taking into-account the behavior of isolated openings with or without stiffeners.

Pour augmenter les performances des MOSFET, il est indispensable de comprendre les différents phénomènes physiques qui dégradent la mobilité apparente des électrons et trous traversant le canal et qui limitent l’amélioration obtenue par réduction de sa longueur. Pour cela, une étude précise du transport par des simulations Monte-Carlo a été effectuée. Cette méthode de simulation semi-classique permet de résoudre l’équation de transport de Boltzmann en prenant en compte à la fois le régime quasi-balistique, les interactions avec les phonons, les impuretés ionisées, la rugosité de surface, et le confinement quantique, par génération aléatoire des électrons et de leurs interactions, décrites selon les lois de la mécanique quantique.Un modèle simple de mobilité a alors pu être établi et validé par les simulations. Il est basé sur trois paramètres importants : la mobilité à canal long, la résistance d’accès et la résistance balistique. Ce modèle de mobilité s’est avéré compatible avec des résultats expérimentaux, ce qui suggère que la résistance d’accès est déterminante dans la réduction de mobilité apparente.Par ailleurs, la contribution du transport balistique dans la mobilité a été calculée en tenant compte précisément du confinement quantique et des fonctions de distribution des différentes sous-bandes, ce qui a ainsi permis d’améliorer le modèle de mobilité apparente de Shur qui sous-estime (d’environ 50 Ω.µm) la résistance balistique. Cette résistance balistique est inférieure à la résistance d’accès mais elle pourrait avoir une incidence sur les dispositifs ultimes. / To improve the MOSFET performances, it is necessary to understand the physical phenomena contributing to the apparent mobility of electrons and holes crossing the channel, and limiting the improvement obtained by reducing the channel length. Therefore, a precise study of transport using Monte Carlo simulations was performed. This semi-classical simulation method allows for solving the Boltzmann transport equation, taking into account the quasi-ballistic regime, phonon and Coulomb scattering, surface roughness, as well as the quantum confinement, by randomly generating electrons and their scattering events described by the laws of quantum mechanics.A simple mobility model has been established and validated by the simulations. It is based upon three important parameters: the long channel mobility, the access resistance, and ballistic resistance. This mobility model proved compatible with experimental results, suggesting that the access resistance is determining in the apparent mobility reduction.By the way, the ballistic transport contribution in the mobility was calculated by taking into account the quantum confinement accurately and the distribution functions of the different subbands, allowing for an improvement of Shur’s apparent mobility model, which underestimates (of about 50 Ω.µm) the ballistic resistance. The latter is lower than the access resistance but it could have an incidence on the ultimate devices.Keywords: MOSFET, FDSOI, mobility degradation, analytical model, contact resistance, ballistic, multi-subband Monte Carlo, simulation.

Lorsqu'un hélicoptère vol au dessus de l'eau le constructeur se doit d'anticiper l'amerrissage d'urgence (ditching) pour la sécurité de l'équipage. La solution adoptée consiste en des systèmes de flottabilités gonflables. Ces systèmes pour EUROCOPTER ont deux buts : amortir l'impact et assurer la flottabilité le temps que l'appareil soit évacué. Des normes définissent les limites du ditching en terme de vitesses d'impact et en terme d'état de mer. Lors du dimensionnement de l'appareil et des flottabilités pour l'impact des centaines de calculs sont a réitérer pour converger vers la solution optimale.Cette thèse s'inscrit dans un projet d'optimisation d'un logiciel maison voué au Ditching. Elle fait suite à celle de N.Malleron(2009) focalisée sur le cas vertical. Elle apporte des contributions à la compréhension de cette IFS complexe via différentes approches expérimentales et l'exploration de différents modèles que l'on tente de corréler avec les résultats expérimentaux. / When operating on offshore conditions, helicopters may encounteremergency situations during which an immediate sealanding isrequired. In this case, the aircraft may experience a water impact event.Floatability systems are inflated to cushion the impact and toensure that the floatation is maintained while the crew evacuates.The dimensioning procedure of helicopter's floatability systemsremains very challenging. In this process, accurate prediction of thebehavior and the global loads on the helicopters floaters during ditchingis crucial. To obtain a better understanding of the floatability system,and to be able to develop more accurate models, the hydrodynamicalcharacteristics of the floaters, as flexible bodies, need to be furtherinvestigated. Experiments assessing the hydrodynamics characteristicsof these particular types of deformable bodies are rare. To this aim, anexperimental campaign has been carried out to identify the nature ofloads (global and local) and potential deformations. Numericalinvestigations are proposed to complete our understanding ofphenomena observed during experimental tests.An academic experimental campaign have been led in the flume of Ecole Centrale de Marseille. A baloon was drop from 0.5 to 2.4m with various inner pressure. Deformations and kinematics are measured and analysed before comparisons with a semi-analytical modelisation. Some results with the in-house software DITCHER are also proposed in this thesys.

Questions have been raised regarding how good Capcal works for roundabouts with a weaving length smaller than 25 meters and if Capcal would work for weaving lengths lower than the 16 meters that is the lower limit in the current model. In this thesis, two possible improvements has been developed and tested on five roundabouts with a weaving length less than 25 meters. Work has been done to build alternative gap acceptance models ranging from removal of the 16-meter limit through re-estimation of the current model to a completely new model. In this thesis a new sub model has been introduced that take into account the uncertainty of if circulating vehicles will exit or continue to circulate. These sub models have been combined in 29 different ways including the current Capcal model configuration and have been tested with five different roundabouts. The conflict delay, which is caused by interaction with other vehicles, has been used to compare the model results with delay observations from video captures of the roundabouts.   Out of all model configurations, the original Capcal 3.3 model had the lowest difference in average between the model result and the observations. If the 16-meter weaving length restriction in the original model is removed, almost the same results are obtained as with the restriction. While none of the model configurations improved the model fit, no configuration could be statistically be rejected. In the results of individual roundabouts, there were differences between the model and observations of up to 50%. This shows that while this thesis could not find any improvements of Capcal, there is a potential for future work to develop improvements of the roundabout model. / I nuläget tillåter Capcal att växlingssträckor ner till 16 meter modelleras, men i dataunderlaget som användes vid skapandet av nuvarande modell finns endast med en cirkulationsplats under 25 meter. Det har lyfts frågetecken kring huruvida Capcal ger bra resultat för cirkulationsplatser med en växlingssträcka på mindre än 25 meter samt huruvida modellens nedre gräns på 16 meter skulle kunna tas bort. I detta examensarbete har två olika möjligheter att förbättra modellen testats på fem olika cirkulationsplatser med växlingssträcka kortare än 25 meter. I arbetet har det ingått att ta fram alternativa gap-acceptance-modeller vilka sträcker sig från att enbart ta bort 16-metersgränsen via en nyestimering av Capcals modell till en helt ny modell. Därtill har en ny submodell skapats som tar hänsyn till den osäkerhet som uppstår kring huruvida cirkulerande fordon kommer att köra ur cirkulationen vid en utfart eller fortsätta cirkulera. De utvecklade submodellerna samt nuvarande Capcal modell har kombinerats i 29 olika kombinationer. Dessa 29 kombinationer har för varje av de fem studerade cirkulationsplatserna testats mot observationer från respektive cirkulationsplats. Konfliktfördröjningen, vilket är fördröjning på grund av interaktion med andra fordon, har använts för att jämföra Capcal-resultaten och observationerna.   Av alla modellkonfigurationer så gav nuvarande Capcal 3.3-modell lägst medelskillnad mellan modellresultat och observationer. Om 16-meter-restriktionen i nuvarande Capcal-modell tas bort, så fås i stort sett samma resultat. Ingen av de studerade modell-förändringarna gav en bättre passning mellan modell och verklighet i medel, men ingen förändring kunde förkastas ur statistisk synvinkel. Det var dock stora variationer i resultaten för enskilda cirkulationsplatser med upp till 50% skillnad mellan modellens resultat och observerade värden. Detta visar på att även om detta examensarbete inte lyckades hitta några förbättringar av Capcal, så finns det potential för framtida arbete att ta fram förbättringar av cirkulationsplatsmodellen i Capcal.

<p>Severe accidents in a Light Water Reactor (LWR) have been a subject of the research for the last three decades. The research in this area aims to further understanding of the inherent physical phenomena and reduce the uncertainties surrounding their quantification, with the ultimate goal of developing models that can be applied to safety analysis of nuclear reactors. The research is also focusing on evaluation of the proposed accident management schemes for mitigating the consequences of such accidents.</p><p>During a hypothetical severe accident, whatever the scenario, there is likelihood that the core material will be relocated and accumulated in the lower plenum in the form of a debris bed or a melt pool. Physical phenomena involved in a severe accident progression are complex. The interactions of core debris or melt with the reactor structures depend very much on the debris bed or melt pool thermal hydraulics. That is why predictions of heat transfer during melt pool formation in the reactor lower head are important for the safety assessment.</p><p>The main purpose of the present study is to advance a method for describing turbulent natural convection heat transfer of a melt pool, and to develop a computational platform for cost-effective, sufficiently-accurate numerical simulations and analyses of Core Melt-Structure-Water Interactions in the LWR lower head during a postulated severe core-melting accident.</p><p>Given the insights gained from Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations, a physics-based model and computationally-efficient tools are developed for multi-dimensional simulations of transient thermal-hydraulic phenomena in the lower plenum of a Boiling Water Reactor (BWR) during the late phase of an in-vessel core melt progression. A model is developed for the core debris bed heat up and formation of a melt pool in the lower head of the reactor vessel, and implemented in a commercial CFD code. To describe the natural convection heat transfer inside the volumetrically decay-heated melt pool, we advanced the Effective Convectivity Conductivity Model (ECCM), which was previously developed and implemented in the MVITA code. In the present study, natural convection heat transfer is accounted for by only the Effective Convectivity Model (ECM). The heat transport and interactions are represented through an energy-conservation formulation. The ECM then enables simulations of heat transfer of a high Rayleigh melt pool in 3D large dimension geometry.</p><p>In order to describe the phase-change heat transfer associated with core debris, a temperature-based enthalpy formulation is employed in the ECM (the phase-change ECM or so called the PECM). The PECM is capable to represent possible convection heat transfer in a mushy zone. The simple approach of the PECM method allows implementing different models of the fluid velocity in a mushy zone for a non-eutectic mixture. The developed models are validated by a dual approach, i.e., against the existing experimental data and the CFD simulation results.</p><p>The ECM and PECM methods are applied to predict thermal loads to the vessel wall and Control Rod Guide Tubes (CRGTs) during core debris heat up and melting in the BWR lower plenum. Applying the ECM and PECM to simulations of reactor-scale melt pool heat transfer, the results of the ECM and PECM calculations show an apparent effectiveness of the developed methods that enables simulations of long term accident transients. It is also found that during severe accident progression, the cooling by water flowing inside the CRGTs plays a very important role in reducing the thermal load on the reactor vessel wall. The results of the CFD, ECM and PECM simulations suggest a potential of the CRGT cooling as an effective mitigative measure during a severe accident progression.</p>

Severe accidents in a Light Water Reactor (LWR) have been a subject of intense research for the last three decades. The research in this area aims to reach understanding of the inherent physical phenomena and reduce the uncertainties in their quantification, with the ultimate goal of developing models that can be applied to safety analysis of nuclear reactors, and to evaluation of the proposed accident management schemes for mitigating the consequences of severe accidents.  In a hypothetical severe accident there is likelihood that the core materials will be relocated to the lower plenum and form a decay-heated debris bed (debris cake) or a melt pool. Interactions of core debris or melt with the reactor structures depend to a large extent on the debris bed or melt pool thermal hydraulics. In case of inadequate cooling, the excessive heat would drive the structures' overheating and ablation, and hence govern the vessel failure mode and timing. In turn, threats to containment integrity associated with potential ex-vessel steam explosions and ex-vessel debris uncoolability depend on the composition, superheat, and amount of molten corium available for discharge upon the vessel failure. That is why predictions of transient melt pool heat transfer in the reactor lower head, subsequent vessel failure modes and melt characteristics upon the discharge are of paramount importance for plant safety assessment.  The main purpose of the present study is to develop a method for reliable prediction of melt pool thermal hydraulics, namely to establish a computational platform for cost-effective, sufficiently-accurate numerical simulations and analyses of core Melt-Structure-Water Interactions in the LWR lower head during a postulated severe core-melting accident. To achieve the goal, an approach to efficient use of Computational Fluid Dynamics (CFD) has been proposed to guide and support the development of models suitable for accident analysis.   The CFD method, on the one hand, is indispensable for scrutinizing flow physics, on the other hand, the validated CFD method can be used to generate necessary data for validation of the accident analysis models. Given the insights gained from the CFD study, physics-based models and computationally-efficient tools are developed for multi-dimensional simulations of transient thermal-hydraulic phenomena in the lower plenum of a LWR during the late phase of an in-vessel core melt progression. To describe natural convection heat transfer in an internally heated volume, and molten metal layer heated from below and cooled from the top (and side) walls, the Effective Convectivity Models (ECM) are developed and implemented in a commercial CFD code. The ECM uses directional heat transfer characteristic velocities to transport the heat to cooled boundaries. The heat transport and interactions are represented through an energy-conservation formulation. The ECM then enables 3D heat transfer simulations of a homogeneous (and stratified) melt pool formed in the LWR lower head. In order to describe phase-change heat transfer associated with core debris or binary mixture (e.g. in a molten metal layer), a temperature-based enthalpy formulation is employed in the Phase-change ECM (so called the PECM). The PECM is capable to represent natural convection heat transfer in a mushy zone. Simple formulation of the PECM method allows implementing different models of mushy zone heat transfer for non-eutectic mixtures. For a non-eutectic binary mixture, compositional convection associated with concentration gradients can be taken into account. The developed models are validated against both existing experimental data and the CFD-generated data. ECM and PECM simulations show a superior computational efficiency compared to the CFD simulation method. The ECM and PECM methods are applied to predict thermal loads imposed on the vessel wall and Control Rod Guide Tubes (CRGTs) during core debris heatup and melting in a Boiling Water Reactor (BWR) lower plenum. It is found that during the accident progression, the CRGT cooling plays a very important role in reducing the thermal loads on the reactor vessel wall. Results of the ECM and PECM simulations suggest a high potential of the CRGT cooling to be an effective measure for severe accident management in BWRs. / <p>QC 20100812</p>

In both the chemical and mechanical pulping process, the logs are cut into wood chips by a disc chipper before fibre separation. To make the wood chipping process more efficient, one have to investigate in detail the coupling between process parameters and the quality of the chips. One objective of this thesis was to obtain an understanding of the fundamental mechanisms behind the creation of wood chips. Another objective with the thesis was to investigate whether it was possible to, in a way tailor the chipping process so as to reduce the energy consumption in a following mechanical refining process. Both experimental and analytical/numerical approaches have been taken in this work. The first part of the experimental investigations, were performed with an in-house developed chipping device and a digital speckle photography equipment. The results from the experimental investigation showed that the friction between the log and chipping tool is probably one crucial factor for the chip formation. Further more it was found that the indentation process is approximately self-similar, and that the stress field over the entire crack-plane is critical for chip creation. The developed analytical model predicts the normal and shear strain distribution and to be more specific, the model can predict the compressive stresses parallel to the fibre direction for an assumed linear elastic and orthotropic material. The analytical distributions were found to be in reasonable agreement with the corresponding distributions obtained from a finite element analysis. To be able to study the chipping process under realistic conditions, which for example means to use chipping rates representative for a real wood chipper, a laboratory chipper was developed. Details regarding the chipper and how to evaluate the force measurements are given together with an example of how the force on the cutting tool (the knife) varies with time during cutting. To investigate the influence of a certain chipping process parameter, the chips were after production in the laboratory chipper, refined in a pilot refiner during conditions optimized for TMP (thermomechanical pulp) and CTMP (chemithermomechanical pulp) processes. It was concluded that the details concerning the chip process had a large impact on e.g. the energy consumption in both first stage and second stage refining. Results showing this are given in this thesis. / För både kemisk och mekanisk pappersmassa så tillverkas flis av trädstockar med hjälp av en skivhugg innan fibrerna separeras. För att göra flisningsprocessen mer effektiv, måste kopplingen mellan processparametrar och fliskvalitet studeras. Ett mål med denna avhandling är att ge fundamental kunskap om mekanismerna bakom bildandet av träflis. Både experimentella och analytiska/numeriska metoder har använts i detta arbete. De experimentella undersökningarna har gjorts med hjälp av egen utvecklad utrustning. Resultaten från den experimentella undersökningen visar att friktionen mellan stammen och flisningsverktyget har betydelse vid flisning. Vidare observerades det att inträngnings processen är approximativt självlik (self similar) och att det är spänningsfältet över hela sprickplanet som är kritiskt för bildandet av en flis. Den utvecklade analytiska modellen förutsäger normal- och skjuvspänningsfördelningen över sprickplanet och kan mer specifikt förutsäga den kompressiva belastning som verkar parallellt fiberriktningen i ett linjärt elastiskt och ortotropt material (trä). De analytiskt bestämda fördelningarna stämmer relativt väl överens med motsvarande fördelningar beräknad med finit element analys. För att kunna studera flisningsprocessen under realistiska förhållanden, vilket bl.a. betyder att skärhastigheter som är representativa för en verklig process skall användas, så utvecklades inom ramen för avhandlingsarbetet, en laboratoriesflishugg. Detaljer rörande flishuggen samt hur uppmätta lastsignaler skall utvärderas ges tillsammans med ett exmpel på hur kraften på skärverktyget (kniven) varierar under ett skärförlopp. Inverkan av en viss flisningsprocessparameter undersöktes genom att flis tillverkades i laboratorieflishuggen varefter de raffinerades i en pilotraffinör under förhållanden som var optimerade för TMP (termomekanisk massa) och CTMP (kemitermomekanisk massa) processerna. Det konstaterades att detaljer i flisningsprocessen hade stor inverkan på t.ex. energiåtgången i både första stegs – och andrastegsraffinering. Resultat som verifierar detta ges i avhandlingen. / <p>At the time of the doctoral defense, the following papers were unpublished and had a status as follows: Paper 3: Submitted. Paper 4: Submitted. Paper 5: Submitted.</p>

L'objectif de ce travail de thèse dans un premier temps est l'évaluation de performances des modèles de routage multi-chemins pour l'ingénierie de trafic et l'équilibrage de charge sur un réseau de type IP/MPLS (MPLS-TE). Nous comparons la capacité de ces modèles à équilibrer la charge du réseau tout en faisant de la différentiation de trafic. Nous les appliquons sur des grandes topologies générées par le générateur automatique des topologies BRITE, qui s'approchent en forme et en complexité du réseau réel. Nous mesurons ainsi l'impact de leur complexité respective et donc la capacité à les déployer sur des réseaux de grande taille (scalabilité). Dans un second temps, l'objectif est de proposer un concept de modélisation générale d'un réseau à commutations par paquets. Ce modèle est établi sur la base de la théorie différentielle de trafic et la théorie des files d'attente, tout en utilisant des approches graphiques. Le but est d'estimer l'état de charge du réseau et de ses composants (routeurs, liens, chemins). Ensuite, en fonction de ça, nous développons des approches de contrôle de congestion et commande sur l'entrée améliorant les techniques de routage adaptatif et l'équilibrage de charge dans les réseaux IP/MPLS / In This work, firstly we present and evaluate the behavior of multipath routing models for the DS-TE (DiffSev aware MPLS traffic Engineering) called PEMS and LBWDP. To clarify network topologies and routing models that are suitable for MPLS Traffic Engineering, we evaluate them from the viewpoint of network scalability and end-to-end quality. Using a network topology generated by BRITE, that has many alternative paths, we applied these models on a huge topology that correspond to real network. This can provide a real simulation for the internet and gives a good evaluation for the end-to-end quality and the network use.Secondly, the aim of this work is to propose a general model for Packet switching networks. This model is established on the traffic differential theory and the Queuing theory, while using graphic approaches. The aim of this model is to calculate the network use state and its components (router, link, path...). Then, we develop control and command approaches in the entry of network to improve an adaptive routing plan and load balancing in IP/MPLS networks

A l’heure où la distribution de l’énergie électrique reste encore en discussion pour les nouvelles générations d’avions de transports civils ou militaires, une remise en cause du niveau des tensions continues disponibles pourrait porter les bus de tension de 270Vdc à 540Vdc. De fait, les équipementiers devront proposer des produits facilement adaptables à ces deux niveaux de tension. Par ailleurs, la course au rendement nécessite de revoir les systèmes actuels en proposant des versions plus compactes, fonctionnant à des meilleurs niveaux de rendement. L’atteinte de ces objectifs peut passer par une rupture technologique qui devrait s’opérer dans le domaine de la conversion d’énergie avec l’avènement, d’une part, des composants « grand gap », d’autre part, l’exploitation de structures innovantes de convertisseurs de puissance autore configurables. Les systèmes associant plusieurs convertisseurs et plusieurs machines, appelés communément Systèmes Multi-Convertisseurs Multi-Machines (SMCMM), jouent également un rôle prépondérant grâce aux avantages qu’ils présentent tels que, la modularité, la sûreté et l’accroissement de puissance. Néanmoins, si a priori, l’innovation technologique porte sur le convertisseur statique, le rendement d’un système électromécanique alliant convertisseur et machine ne correspond pas en général au produit des rendements de chacun des composants qui le constituent. En effet, le fonctionnement global fait apparaître de nouvelles problématiques. Dans ce contexte, la ligne directrice de ces travaux de recherche porte sur une méthodologie générale et le développement d’outils qui permettent d’étudier ces systèmes dans leur globalité. L’enjeu scientifique de cette étude consiste à adapter au mieux la machine à son convertisseur, optimiser la qualité du couple (amplitude et ondulations), donc à dimensionner et optimiser une machine qui réponde non seulement à la fonction principale visée par l’application, produire un couple mécanique à une vitesse donnée, mais qui satisfasse aussi une, voire plusieurs fonctionnalités requises pour l’utilisation d’onduleurs reconfigurables en tension. Afin de constituer une palette d’outils qui permettra de développer une méthodologie générale d’analyse des SMCMM, un outil de génération et de caractérisation systématique des bobinages et des aimants permanents est développé. Ce premier outil couplé à un modèle de type champ, basé sur la résolution analytique des équations du champ magnétique, est capable de fournir les performances électromagnétiques de la machine en fonction des critères du concepteur. Ensuite, un second outil qui permet d’appliquer la théorie d’une vision de conception par l’adéquation des sources du champ dans une machine, est développé. Nous pouvons alors rechercher la possibilité de maximiser le couple en adaptant, soit les bobinages, soit les aimants permanents. Pour étendre les précédents résultats à un cas général, un problème d’optimisation est formulé. Pour cela, un problème inverse à variables mixtes, relations complexes et non linéaires, est résolu avec un algorithme de type « boîte noire ». Les travaux se focalisent ensuite sur l’intégration de la fonction coupleur magnétique, puis sur la mise en évidence des conditions de fonctionnement optimal d’une machine synchrone à aimants permanents montés en surface et à double étoile (MSAPDE), alimentée par deux convertisseurs en parallèle reconfigurables en tension à commande entrelacée. Cette démarche est une première approche concrète de l’intégration machine convertisseur. Les courants induits dans les parties conductrices de la machine en mouvement sont modélisés afin de vérifier en fonction de la fréquence, leurs effets sur la fonction de coupleur magnétique. Finalement, après des simulations numériques qui permettent d’analyser et de classifier les avantages et les inconvénients de plusieurs solutions de machines, la réalisation de deux démonstrateurs de MSAPDE à coupleur intégré est initiée. / At the moment, distribution of electrical power is still being discussed for the new generations of civil and military aircraft. Level of DC voltage available is challenging and could take voltage from 270Vdc to 540Vdc. Hence, equipment suppliers must propose products easily adaptable to these two voltage levels. Otherwise, the race for better performances requires the revision existing systems by offering more compact versions functioning at better efficiency levels. Achieving these goals may be through a technological breakthrough that should be operated in the field of energy conversion with advent of both components "high band gap", and the use of innovative structures of self-reconfigurable power converters. Systems that combine several converters and several machines, commonly called Multi-Converters Multi-Machines Systems (SMCMM), also play a prominent part thanks to their advantages such as, modularity, safety and increased power. Nevertheless, if in principle, technical innovation concerns with the static converter, the efficiency of an electromechanical system which combines machine and converter does not correspond generally to the efficiency product of each constituent component. Indeed, overall functioning reveals new problems. In this context, the guidelines for this research work focus on a general methodology and the development of tools in order to study these systems as a whole. The scientific challenge of this study consists in adapting a machine to its converter, optimizing the torque quality (amplitude and ripples), so to size and to optimize a machine that meets not only the main function covered by the application, i.e. to produce a mechanical torque at a given speed, but also satisfies one or several functionalities required for using reconfigurable voltage inverters. In order to provide a range of tools that will allow the development of a general methodology for SMCMM analysis, a tool for automatic generating and characterizing windings and permanent magnets has been developed. This first tool coupled with an analytical model of field type, based on solving equations of magnetic field, is able to provide electromagnetic performances of the machine according to the designer's criteria. A second tool which allows us to apply theory of a design vision by the field sources adequacy in a machine has been developed. Consequently, we can look for possibility to maximize torque by adapting either windings or permanent magnets. To extend previous results to a general case, an optimization problem is formulated. For this purpose, an inverse problem with mixed variables, complex and non-linear relations, is solved with a "black box" algorithm. The work focus on magnetic coupler function integration, on the identification of optimal operating conditions of a synchronous machine with surface-mounted permanent magnets (AP) and double star (MSAPDE), supplied by two reconfigurable parallel interleaved inverters. This approach is a first practical step into machineconverter integration. Eddy currents in the moving conductive parts of the machine are modeled in order to check their effects on the magnetic coupler function according to frequency. Finally, after numerical simulations which allow us to analyze and classify pros and cons of several machine solutions, the fulfillment of two MSAPDE demonstrators integrating magnetic coupler is initiated.

Le taux de déformation des matériaux est élevé pendant le soudage / formage à grande vitesse, le découpage, le sertissage, etc. Les propriétés des matériaux sous déformation à grande vitesse ne suivent pas la même loi que dans le cas de chargement quasi statiques. La caractérisation des matériaux à taux de déformation important est assez difficile et nécessite des équipements sophistiqués. Grâce au développement de la technologie de formage électromagnétique, le test d'expansion d'anneau électromagnétique présente un grand potentiel à utiliser pour caractériser les matériaux à haute vitesse de déformation. Pendant le test d’expansion de l’anneau électromagnétique, la pièce à usiner peut atteindre une vitesse d’expansion de l’ordre de 100m/s et une vitesse de déformation de 104 s-1. Par conséquent, ce test peut être utilisé pour prédire les paramètres du matériau, tels que la dureté et la ductilité à déformation à grande vitesse. Pour d’atteindre cet objectif, un modèle approprié décrivant le processus est nécessaire. Ce modèle doit contenir un couplage électromagnétique-mécanique-thermique pour bien décrire le problème multi-physique. Il existe deux méthodes principales de modélisation dans la littérature, viz. Les méthodes semi-analytiques et les méthodes des éléments finis (parfois combinées avec la méthode des éléments limitants). Les méthodes semi-analytiques nécessitent un temps de calcul court mais offrent une faible précision par rapport aux méthodes des éléments finis. Cependant, en raison de la complexité du couplage multi-physique, l’erreur de calcul est difficile à estimer. De plus, les déformations hétérogènes ainsi que les états de contrainte compliqués peuvent influencer l’identification. Dans ce sens, cette thèse s’est principalement concentrée sur les méthodes d’analyse et de modélisation du test d’expansion d’anneau électromagnétique, incluant les comportements locaux et les phénomènes dynamiques à l’aide des outils expérimentaux et numériques. Par ailleurs, cette thèse comprend aussi le développement d’un méthode semi-analytique permettant le couplage multi-physique, ce qui a été validé par un modèle numérique idéal et par des tests expérimentaux. Les résultats expérimentaux ont été obtenus à l’aide d’une caméra à grande vitesse et du vélocimétrie photovoltaïque Doppler (PDV) pour différents cas tests. Ils ont été utilisés pour déterminer les paramètres du processus et du matériau à l’aide des modèles numériques. Les modèles adaptés pour analyser les états de contrainte et de déformation durant le test d’expansion d’anneau montrent que ce dernier n’est pas un test de traction uniaxial pur comme revendiqué par les chercheurs. En outre, le phénomène de vibration qui se produise de la récupération élastique a été étudié par simulations multi-physiques et par systèmes PDV. Cette étude de récupération élastique permet de mieux comprendre les paramètres influençant du test, ce qui pourrait être utilisé pour contrôler le rebond dans d’autres processus électromagnétique. La méthode de modélisation semi-analytique pour le test d’expansion de l’anneau électromagnétique, qui comprend quatre parties de calcul (partie mécanique, thermique, force de Lorentz et courant de Foucault), a été analysée à l’aide de simulations numériques. Les résultats obtenus ressemblent étroitement aux résultats obtenus par un test idéal et un test expérimental. L’analyse d’erreur des différents aspects physiques permet d’améliorer la précision de calcul semi-analytique, ce qui pourrait être utilisé comme outil supplémentaire d’obtention rapide des paramètres de contrôle dans les tests. Il pourrait aussi être utilisé pour l’identification des paramètres des matériels à déformation à grande vitesse. / High stain rate material deformations are prevalent during high speed impacts, high speed forming/welding, cutting, crimping, blast etc. Characteristics of materials under high strain rate deformation do not follow the same as it occurs under the quasi-static loading conditions. However, characterization of materials under high strain rate deformation is always challenging and it requires sophisticated equipment. Thanks to the development in electromagnetic forming technology, the electromagnetic ring expansion test shows a great potential to be used to characterize materials under high strain rate conditions. During the electromagnetic ring expansion test, the workpiece can reach deformation velocities in the order of 100 m/s and a strain rate of up to 104 s-1. Consequently, this test can be used to predict the material parameters such as the strain rate hardening and ductility under extremely high strain rates (strain rates in the order of 103 – 104 s-1). In order to achieve this goal, an appropriate model is required to describe the process. The model should contain an electromagnetic-mechanical-thermal coupling to obtain the accurate multi-physics nature of the problem. There exist two main modeling methods in literature, viz., the semi-analytical methods and finite element methods (sometime combined with boundary element method). Normally, the semi-analytical methods require short calculation time while it provides lower accuracy in comparison with finite element methods. However, due to the complexity of multi-physics coupling, the calculation error is difficult to be analyzed. Moreover, errors in calculation and identification assumptions may also result from heterogeneous deformations or localized specific phenomena (such as local necking at multi points or electric current localization, skin effect, edge effect of Lorentz force etc.) that could influence identification work as well as stress and strain states. Therefore, this thesis mainly focused on the analysis and modeling methods of ring expansion test including local behaviors and dynamic phenomena with the help of experimental and numerical tools. Moreover, this thesis also includes a development of a semi-analytical method with multi-physics coupling capabilities, which has been validated using a theoretical model and experimental frameworks. Experimental measurements were obtained using high-speed cameras and photonic Doppler velocimetry (PDV) for various test cases are used together with numerical models to investigate the process and material parameters. The models used to analyze the stress and stain states during a ring expansion test show that the ring expansion test is not a pure uniaxial tensile test as claimed by researchers. Besides, another potential process behavior, the vibration phenomena that occurs during the elastic recovery was investigated using multi-physics simulations and PDV systems. This investigation of the elastic recovery helps to understand the potential influencing parameters of the test those are applicable and could be used to control the springback phenomenon during other electromagnetic forming processes. The semi-analytical modeling method for ring expansion test including four calculation parts (mechanical part, eddy current, Lorentz force calculation, thermal part) were analyzed with the help of numerical simulations. The results obtained from analytical work closely resemble with the numerical simulations for both theoretical model and an experimental case study. The error analysis of various physical aspects allows improving the accuracy of semi-analytical calculation that could be used as an additional platform to obtain rapid calculation of the test conditions. This semi-analytical method could be extended in the future to identify material parameters under high strain rate deformations.